L’hydrogène est plutôt l’élément final qu’un point de départ de la transition énergétique

Les parcs éoliens offshore se multiplient. Au cours des dix prochaines années, 10 gigawatts supplémentaires de capacité seront construits en mer du Nord, relativement près de la côte. Mais que se passe-t-il après 2030 ? Allons-nous continuer à construire ? Pourrons-nous utiliser des énergies renouvelables ou les transformerons-nous en hydrogène ? Nous discutons avec Frans Rooijers et Martha Deen de la société de recherche et de conseil CE Delft.

Cet article a été publié auparavant sur Ponderaconsult.com

« Toute la mer du Nord sera remplie d’éoliennes », prédit Rooijers, directeur de CE Delft. « Et pour le faire efficacement, techniquement et économiquement, il faut connecter directement la demande d’électricité à cette ressource renouvelable », ajoute sa collègue Martha Deen, chercheuse et consultante spécialisée dans la transition énergétique.

Si l’adéquation entre l’offre et la demande est une tâche délicate – après tout, la vitesse des vents fluctue naturellement – ​​l’expansion des parcs éoliens en mer ne présente pas pour l’instant d’obstacles significatifs. Rooijers et Deen calculent que la demande d’électricité aux Pays-Bas atteint actuellement une capacité de pointe d’environ 20 gigawatts, tandis que la capacité actuelle de toutes les éoliennes terrestres et maritimes est d’environ 10 gigawatts. D’ici 2030, cela aura plus que doublé, principalement en raison de la construction de parcs éoliens en mer.

Plus d’électricité, moins de gaz naturel

Martha Deen, chercheuse et consultante en transition énergétique au CE Delft

On ne sait pas exactement comment cette expansion de capacité sera réalisée ; cela dépend des évolutions technologiques et des coûts. Mais la croissance de l’éolien offshore va se poursuivre. « La demande d’électricité augmentera également fortement car les ménages et les entreprises utilisent de plus en plus d’électricité, par exemple avec la voiture électrique et la pompe à chaleur, et de moins en moins de gaz naturel », explique Deen. Rooijers prévoit que la demande de pointe doublera au cours des dix prochaines années pour atteindre environ 40 gigawatts. « Mais même après 2030, des parcs éoliens continueront à être construits en mer du Nord et de plus en plus au large », prévoit-il. « A terme, les Pays-Bas produiront des excédents structurels d’électricité renouvelable. »

Que pouvons-nous faire avec le surplus?

Rooijers pense que le surplus peut être transporté vers les pays voisins qui ont peu ou pas de parcs éoliens offshore. Cependant, cela nécessiterait un énorme investissement dans des câbles électriques de plus en plus longs sur les fonds marins car les parcs éoliens devront être placés de plus en plus loin des côtes. « Ou allons-nous utiliser l’électricité des parcs éoliens plus éloignés pour produire de l’hydrogène ? se demande Deen, ajoutant que l’hydrogène pourrait alors peut-être être amené à terre en utilisant le réseau gazier existant en mer du Nord.

Frans Rooijers, directeur général de CE Delft

L’hydrogène est le mot incontournable. Rares sont les discussions sur la transition énergétique dans lesquelles l’hydrogène n’est pas mentionné. Au cours des deux dernières années, il a souvent semblé résoudre tous les problèmes. Mais Rooijers et Deen voient l’hydrogène comme l’élément final plutôt que comme le point de départ de la transition énergétique. L’hydrogène n’est pas une matière première extraite de la nature, comme le pétrole et le gaz. C’est un vecteur énergétique produit par électrolyse, qui nécessite de l’électricité (renouvelable) et de l’eau. « L’utilisation de l’électricité produite est toujours la meilleure option. Il ne serait pas nécessaire de construire un électrolyseur et, de plus, il n’y aurait pas de perte de conversion », explique Deen. Lorsque l’électricité est convertie en hydrogène, plus de 30 % de l’énergie est perdue, et 30 % supplémentaires sont perdus lors de la conversion en énergie utilisable, selon l’usage prévu.

L’hydrogène est la dernière option

« L’hydrogène est en fait toujours la dernière option », poursuit Deen. « Vous ne l’utilisez que si cela devient une obligation ou s’il n’y a pas d’autre alternative. » Les voyages longue distance en avion deviendront extrêmement difficiles en raison de leur poids supplémentaire lors de l’utilisation de batteries. Cela peut aussi être une solution pour produire de l’électricité lorsqu’il n’y a pas de vent ou lorsque l’ensoleillement est insuffisant. Et dans l’industrie (entreprises chimiques et sidérurgiques), les processus de production peuvent parfois nécessiter des températures élevées qui ne peuvent pas être atteintes avec l’électricité. Dans de tels cas, l’hydrogène est une solution.

« L’utilisation de l’électricité produite est toujours la meilleure option. Un électrolyseur n’aurait pas à être construit et, de plus, il n’y aurait pas de perte de conversion.

Martha Deen

Mais chauffer sa chaudière à l’hydrogène ? Dan ne peut pas l’imaginer. « Pourquoi feriez-vous cela alors que vous pouvez chauffer votre maison avec une pompe à chaleur électrique trois fois plus efficace ? Et si ce n’est pas possible, un réseau de chaleur ou du gaz d’origine renouvelable reste plus abordable que l’hydrogène. L’électricité est plus efficace. En ce qui concerne les voitures, un moteur électrique a un rendement de 95 %, tandis qu’un moteur à essence n’atteint que 30 %. « Si vous passez à l’électricité, vous pouvez économiser beaucoup d’énergie sur toute la chaîne », déclare Rooijers.

Centrales à hydrogène

Un problème pourrait survenir si toutes les voitures électriques étaient simultanément connectées à des bornes de recharge et que, par la suite, toutes les pompes à chaleur des Pays-Bas étaient allumées en même temps : une pénurie d’électricité solaire et éolienne à ce moment-là. « Vous pourriez utiliser des centrales électriques flexibles qui fonctionnent à l’hydrogène », explique Rooijers.

Plateforme de production d’hydrogène, projet pilote PosHYdon © TNO

C’est le principal avantage de l’hydrogène par rapport à l’électricité. « Un gaz comme l’hydrogène est plus facile à stocker et peut donc servir de tampon entre l’offre et la demande », explique Rooijers. L’avantage est que l’hydrogène peut être stocké dans des cavernes souterraines, comme c’est actuellement le cas avec le gaz naturel.

Concernant la dépendance actuelle de l’Europe vis-à-vis du gaz naturel russe, Rooijers estime également que la production de notre propre hydrogène pourrait aider à gagner en autonomie stratégique. Contrairement au pétrole et au gaz, l’hydrogène peut être produit partout où beaucoup d’énergie éolienne ou solaire est disponible. En conséquence, nous serons moins dépendants d’un nombre relativement restreint de pays spécifiques à l’avenir.

Cette indépendance est également importante pour la Commission européenne, et en partie pour cette raison, Bruxelles investit massivement dans l’hydrogène. L’Europe exige des États membres qu’ils produisent durablement pas moins de 50 % de leur hydrogène industriel d’ici 2030. Cela nécessite une refonte complète puisque la production d’hydrogène dans l’industrie est actuellement encore basée sur le gaz naturel. Dans une étude menée avec TNO, CE Delft a conclu que pour les Pays-Bas, « toute l’énergie éolienne supplémentaire générée jusqu’en 2030 devrait être utilisée pour la production d’hydrogène vert ».

Rooijers et Deen se demandent s’il s’agit d’une stratégie intelligente. « Les coûts de production de l’hydrogène vert aux Pays-Bas seront de 3 à 4 € par kilo, tandis que l’Australie et les pays d’Afrique, d’Amérique du Sud et du Moyen-Orient peuvent probablement le faire pour 1,50 € en raison de l’énergie solaire abondante. En plus de cela, il y a les frais de transport. Les consultants de CE Delft s’attendent à ce qu’une part importante de l’hydrogène vert produit aux Pays-Bas soit finalement importée. « Surtout si la demande de l’industrie commence à augmenter rapidement », disent-ils.

Importation d’hydrogène

L’effet négatif d’une telle tendance est que si toute la nouvelle énergie éolienne offshore est nécessaire pour l’hydrogène, il deviendra de plus en plus difficile de soutenir une croissance rapide de l’électricité renouvelable. « Cela retire beaucoup d’énergie verte du marché », déclare Rooijers. Cependant, la demande bruxelloise pourrait être déterminante pour faire décoller la filière hydrogène et créer un marché.